CN205319694U - 一种10kV配电线路保护动作装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种10kV配电线路保护动作装置，包括数据采集单元、故障录波模块、开关量输入模块、控制模块、控制输出单元、通信单元、人机交互单元和电源单元，电源单元包括电源接入回路、AC/DC电源管理模块和后备电源，电源接入回路和外部电源回路相连，AC/DC电源管理模块的输入端分别与电源接入回路的输出端、后备电源的输出端相连，AC/DC电源管理模块的输出端和控制模块相连。本实用新型具有在环网柜出线发生故障时不会停止工作、能够防止出现越级跳闸问题，确保居民用电的可靠、简化工作人员的故障检修排查范围、可靠性高、现场操作方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电网线路保护动作装置，具体涉及一种10kV配电线路保护动作装置。
背景技术
目前，配电自动化技术发展迅速,配电网中开关柜、环网柜的断路器间隔及架空线路断路器均已采用10kV微机保护装置。现有的10kV配电线路保护动作装置存在以下一些问题：
1、当环网柜出线发生故障时，应由其保护整定优先跳闸的断路器来切除故障，但由于现有保护装置采用CT取电方式，没有配置后备电源，使得装置失电后停止工作，导致整定优先跳闸的断路器出现拒动的问题，而此时变电站10kV出线上的断路器由于故障会跳闸，因此会出现越级跳闸的问题，故障抢修人员不能准确可靠地确定故障点而需要一级一级地排查，故障巡线时间长导致停电范围的扩大，给居民生活和工作人员的检修带来不便。
2、现有的保护动作装置大多数装有软压板通过软件设置来投退保护，缺少对硬件保护投退的硬压板。软压板依赖于软件参数值的设定，无法以硬件形式投退保护，存在可靠性不高，现场操作不方便的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够解决越级跳闸问题、使用方便、性能可靠、成本低、结构简单合理、可靠性高、现场操作方便的10kV配电线路保护动作装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种10kV配电线路保护动作装置，包括数据采集单元、故障录波模块、开关量输入模块、控制模块、控制输出单元、通信单元、人机交互单元和电源单元，所述数据采集单元、故障录波模块、开关量输入模块、控制输出单元、通信单元、人机交互单元、电源单元分别与控制模块相连，所述数据采集单元、故障录波模块相互连接，所述电源单元包括电源接入回路、AC/DC电源管理模块和后备电源，所述电源接入回路和外部电源回路相连，所述AC/DC电源管理模块的输入端分别与电源接入回路的输出端、后备电源的输出端相连，所述AC/DC电源管理模块的输出端分别和数据采集单元、故障录波模块、开关量输入模块、控制模块、控制输出单元、通信单元、人机交互单元相连。
优选地，所述电源接入回路为双电源切换回路，所述双电源切换回路包括两组外部电源输入端子，且每一组外部电源输入端子各与一组外部电源回路相连。
优选地，所述后备电源为超级电容模块。
优选地，所述控制输出单元包括控制输出回路、硬压板、保护动作出口，所述控制输出回路的控制端和控制模块相连，所述控制输出回路的输出端通过硬压板和保护动作出口相连。
优选地，所述控制输出单元还包括保护动作信号硬件接点模块，所述控制输出回路包括两路输出端，且一路输出端通过硬压板和保护动作出口相连，另一路输出端和保护动作信号硬件接点模块相连。
优选地，所述数据采集单元包括模数转换模块、多路转换模块和至少一路数据采样电路，所述数据采样电路包括电压形成电路、模拟滤波电路、采样保持电路，所述电压形成电路的输入端和电压互感器或电流互感器相连，所述电压形成电路、模拟滤波电路、采样保持电路依次相连，所述采样保持电路的输出端和多路转换模块的一路输入端相连，所述多路转换模块的输出端和模数转换模块相连，所述模数转换模块的输出端和控制模块相连。
优选地，所述通信单元包括相互连接的通信接口模块和通信模块，所述故障录波模块、控制模块分别和通信接口模块相连。
优选地，所述人机交互单元包括液晶显示屏、键盘模块和LED显示灯模块，所述液晶显示屏、键盘模块和LED显示灯模块分别和控制模块相连。
本实用新型10kV配电线路保护动作装置具有下述优点：
1、本实用新型的电源单元包括电源接入回路、AC/DC电源管理模块和后备电源，电源接入回路和外部电源回路相连，AC/DC电源管理模块的输入端分别与电源接入回路的输出端、后备电源的输出端相连，AC/DC电源管理模块的输出端和控制模块相连，当环网柜出线发生故障时，应由其保护整定优先跳闸的断路器来切除故障，由于电源单元包括后备电源，使得装置失电后也不会停止工作，能够防止整定优先跳闸的断路器出现拒动，防止此时变电站10kV出线上的断路器由于故障会跳闸而出现越级跳闸的问题，从而使得故障抢修人员不需要一级一级地排查即可准确、可靠地确定故障点，工作人员的检修更加方便，能够防止故障巡线时间长导致停电范围的扩大给居民生活和工作人员的检修带来不便，在环网柜出线发生故障时不会停止工作、能够防止出现越级跳闸问题，具有使用方便、性能可靠、成本低、结构简单合理的优点。
2、针对现有的保护动作装置大多数装有软压板通过软件设置来投退保护、软压板依赖于软件参数值的设定，无法以硬件形式投退保护，以致存在可靠性不高，现场操作不方便的问题。本实用新型的控制输出单元进一步包括控制输出回路、硬压板、保护动作出口，控制输出回路的控制端和控制模块相连，控制输出回路的输出端通过硬压板和保护动作出口相连，通过配置硬压板方便现场投退，具有可靠性高、现场操作方便的优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例的框架结构示意图。
图2为本实用新型实施例中电源单元的框架结构示意图。
图例说明：1、数据采集单元；11、模数转换模块；12、多路转换模块；13、电压形成电路；14、模拟滤波电路；15、采样保持电路；2、故障录波模块；3、开关量输入模块；4、控制模块；5、控制输出单元；51、控制输出回路；52、硬压板；53、保护动作出口；54、保护动作信号硬件接点模块；6、通信单元；61、通信接口模块；62、通信模块；7、人机交互单元；71、液晶显示屏；72、键盘模块；73、LED显示灯模块；8、电源单元；81、电源接入回路；82、AC/DC电源管理模块；83、后备电源。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例的10kV配电线路保护动作装置包括数据采集单元1、故障录波模块2、开关量输入模块3、控制模块4、控制输出单元5、通信单元6、人机交互单元7和电源单元8，数据采集单元1、故障录波模块2、开关量输入模块3、控制输出单元5、通信单元6、人机交互单元7、电源单元8分别与控制模块4相连，数据采集单元1、故障录波模块2相互连接，电源单元8包括电源接入回路81、AC/DC电源管理模块82和后备电源83，电源接入回路81和外部电源回路相连，AC/DC电源管理模块82的输入端分别与电源接入回路81的输出端、后备电源83的输出端相连，AC/DC电源管理模块82的输出端分别和数据采集单元1、故障录波模块2、开关量输入模块3、控制模块4、控制输出单元5、通信单元6、人机交互单元7相连。本实施例中外部电源回路的供电电压为AC220V，AC/DC电源管理模块82将电源接入回路81输入的AC220V电源转换成DC48V电压，分别给数据采集单元1、故障录波模块2、开关量输入模块3、控制模块4、控制输出单元5、通信单元6、人机交互单元7供电，同时提供一次开关操作、储能、遥信电源，具备为通信设备提供电源的能力；同时，本实施例配备后备电源83，通过后备电源83提供DC48V后备电源，确保线路发生故障失电的情况下断路器跳闸一次并保证保护动作装置继续工作一段时间。
如图2所示，电源接入回路81为双电源切换回路，双电源切换回路包括两组外部电源输入端子，且每一组外部电源输入端子各与一组外部电源回路相连，通过双电源切换回路能够实现两路线路同时供电，从而确保本实施例装置外部供电更加灵活和可靠。
本实施例中，后备电源83为超级电容模块，且超级电容模块容量不小于5F，作为后备电源，确保线路发生故障失电的情况下断路器跳闸一次并保证保护动作装置工作五分钟。
数据采集单元1用于将模拟输入量准确地转换为控制模块4能够识别的数字量。如图1所示，数据采集单元1包括模数转换模块11、多路转换模块12和至少一路数据采样电路，数据采样电路包括电压形成电路13、模拟滤波电路14、采样保持电路15，电压形成电路13的输入端和电压互感器（PT）或电流互感器（CT）相连，电压形成电路13、模拟滤波电路14、采样保持电路15依次相连，采样保持电路15的输出端和多路转换模块12的一路输入端相连，多路转换模块12的输出端和模数转换模块11相连，模数转换模块11的输出端和控制模块4相连。
故障录波模块2用于保存、记录故障前后的各种电气量的变化情况。本实施例中，故障录波模块2采用COMTRADE格式的故障录波软件，采用COMTRADE格式录波软件进行故障录波，便于统一格式，方便展开故障分析。
开关量输入模块3用于识别断路器所在线路位置、断路器开合情况等。
本实施例中，控制模块4选用dsPIC30F系列芯片，dsPIC30F系列芯片采用精简指令集（RISC）、哈佛总线结构、流水线取指令方式工作，控制模块4的芯片内部结构包括微处理器MPU、只读存储器ROM或闪存内存单元FLASH，随机存取存储器RAM、定时器、并行接口以及串行接口等，控制模块4用于连接数据采集单元1、故障录波模块2、开关量输入模块3、控制输出单元5、通信单元6、人机交互单元7、电源单元8，以进行数据采集、继电保护和控制等功能。
控制输出单元5由控制开关和控制对象(断路器、负荷开关)的传递机构及执行(或操作)机构组成的，其作用是对一次开关设备进行“跳”、“合”闸操作。如图1所示，控制输出单元5包括控制输出回路51、硬压板52、保护动作出口53，控制输出回路51的控制端和控制模块4相连，控制输出回路51的输出端通过硬压板52和保护动作出口53相连，本实施例通过配置硬压板53来方便现场投退，具有可靠性高、现场操作方便的优点。
如图1所示，控制输出单元5还包括保护动作信号硬件接点模块54，控制输出回路51包括两路输出端，且一路输出端通过硬压板52和保护动作出口53相连，另一路输出端和保护动作信号硬件接点模块54相连。控制输出单元5包括硬压板42和保护动作信号硬件接点模块54，保护动作信号硬件接点模块54主要包括保护跳闸出口等，一般都采用并行接口的输出口来控制有接点继电器（干簧或密封小中间继电器）的方式。保护动作信号通过保护动作信号硬件接点模块54上传至DTU，本实施例的保护动作装置通过硬压板52进行投退。本实施例的保护装动作置通过将硬压板52串联至控制输出回路51，通过硬压板52的投退，实现保护动作功能的投入和退出。
如图1所示，通信单元6包括相互连接的通信接口模块61和通信模块62，故障录波模块2、控制模块4分别和通信接口模块61相连。
如图1所示，人机交互单元7包括液晶显示屏71、键盘模块72和LED显示灯模块73，液晶显示屏71、键盘模块72和LED显示灯模块73分别和控制模块4相连，人机交互单元7包括液晶显示屏71、键盘模块72和LED显示灯模块73，直观大方显示运行数据，易于操作。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种10kV配电线路保护动作装置，其特征在于：包括数据采集单元（1）、故障录波模块（2）、开关量输入模块（3）、控制模块（4）、控制输出单元（5）、通信单元（6）、人机交互单元（7）和电源单元（8），所述数据采集单元（1）、故障录波模块（2）、开关量输入模块（3）、控制输出单元（5）、通信单元（6）、人机交互单元（7）、电源单元（8）分别与控制模块（4）相连，所述数据采集单元（1）、故障录波模块（2）相互连接，所述电源单元（8）包括电源接入回路（81）、AC/DC电源管理模块（82）和后备电源（83），所述电源接入回路（81）和外部电源回路相连，所述AC/DC电源管理模块（82）的输入端分别与电源接入回路（81）的输出端、后备电源（83）的输出端相连，所述AC/DC电源管理模块（82）的输出端分别和数据采集单元（1）、故障录波模块（2）、开关量输入模块（3）、控制模块（4）、控制输出单元（5）、通信单元（6）、人机交互单元（7）相连。
2.根据权利要求1所述的10kV配电线路保护动作装置，其特征在于：所述电源接入回路（81）为双电源切换回路，所述双电源切换回路包括两组外部电源输入端子，且每一组外部电源输入端子各与一组外部电源回路相连。
3.根据权利要求2所述的10kV配电线路保护动作装置，其特征在于：所述后备电源（83）为超级电容模块。
4.根据权利要求3所述的10kV配电线路保护动作装置，其特征在于：所述控制输出单元（5）包括控制输出回路（51）、硬压板（52）、保护动作出口（53），所述控制输出回路（51）的控制端和控制模块（4）相连，所述控制输出回路（51）的输出端通过硬压板（52）和保护动作出口（53）相连。
5.根据权利要求4所述的10kV配电线路保护动作装置，其特征在于：所述控制输出单元（5）还包括保护动作信号硬件接点模块（54），所述控制输出回路（51）包括两路输出端，且一路输出端通过硬压板（52）和保护动作出口（53）相连，另一路输出端和保护动作信号硬件接点模块（54）相连。
6.根据权利要求5所述的10kV配电线路保护动作装置，其特征在于：所述数据采集单元（1）包括模数转换模块（11）、多路转换模块（12）和至少一路数据采样电路，所述数据采样电路包括电压形成电路（13）、模拟滤波电路（14）、采样保持电路（15），所述电压形成电路（13）的输入端和电压互感器或电流互感器相连，所述电压形成电路（13）、模拟滤波电路（14）、采样保持电路（15）依次相连，所述采样保持电路（15）的输出端和多路转换模块（12）的一路输入端相连，所述多路转换模块（12）的输出端和模数转换模块（11）相连，所述模数转换模块（11）的输出端和控制模块（4）相连。
7.根据权利要求6所述的10kV配电线路保护动作装置，其特征在于：所述通信单元（6）包括相互连接的通信接口模块（61）和通信模块（62），所述故障录波模块（2）、控制模块（4）分别和通信接口模块（61）相连。
8.根据权利要求7所述的10kV配电线路保护动作装置，其特征在于：所述人机交互单元（7）包括液晶显示屏（71）、键盘模块（72）和LED显示灯模块（73），所述液晶显示屏（71）、键盘模块（72）和LED显示灯模块（73）分别和控制模块（4）相连。
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| CN107910855A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-04-13 | 国网山东省电力公司烟台供电公司 | 一种应用于智能变电站的联切小电源装置及联切方法 |
| CN111460750A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-07-28 | 华能龙开口水电有限公司 | 一种发电机、变压器保护整定值自动生成系统和方法 |
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